ESA UNCLASSIFIED - For Official Use

Copernicus L-band SAR Radar Mission ROSE-L

(Radar Observing System for Europe)

Wolfgang Dierking Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung & Arctic University of Norway, Tromsø Malcolm Davidson European Space Research and Technology Centre / ESA

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Bedarf: Information, Umweltüberwachung

Politik Informationsbeiträge Mission

Sicherheit der EU-Bürger

tägliche Überwachung von Orten potentieller Geogefahren

System der Systeme

Arktis Karten für / taktische Navigation in eisbedeckten Gewässern / lokale & regionale Eisverhältnisse

operationell

Naturschutz, Wald, Biodiversität

Kartierung des Gletscherschwunds langfristig

Klimawandel Kohlenstoffbestände/Biomasse der Vegetationszonen

Wasserrahmenrichtlinie Wasserverfügbarkeit und Nutzung in der Landwirtschaft

Landwirtschaft und Nahrungsversorgung

Meteorologische und hydrologische Vorhersagen (Extremereignisse)

Mögliche Beiträge von ROSE-L

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Zielsetzung der ROSE-L Mission

Verbesserte Information für Copernicus-Dienste und Nutzer von

Satellitendaten in den Bereichen

• Naturkatastrophen (z. B. Vulkanausbrüche, Erdbeben, Erdrutsche,

Überschwemmungen)

• Landüberwachung (z. B. Forst- und Landwirtschaft, Naturschutz,

Stadtentwicklung)

• Meeresüberwachung (z. B. Ölverschmutzung, Schiffsverkehr, Eisberge)

• Beobachtung der arktischen Region (Meereis, Eisschilde)

durch

• Unabhängigkeit von Tageslicht und Wolkenbedeckung

• Hohe Flächenauflösung => Erkennen von Details

• Größere Eindringtiefen der e.m. Strahlung (im Vergleich zu Sentinel-1)

(=> Information aus tieferen Schichten)

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Technisches Konzept (in Diskussion!) (1)

ROSE-L in Kombination mit Sentinel-1

• Ergänzung der Sentinel-1 Satelliten (C-Band) durch ein L-Band System

(Bereitstellung komplementärer Daten) • „Lückenfüller”: Konstellation von 4 Satelliten , Orbit-Wiederholzyklus am

Äquator 3 Tage, in den Polarregionen wesentlich kürzer (z.B. alle Satelliten auf dem gleichen Orbit, 90° Phasendifferenz) • „Tandem Paar”: C- und L-band SAR folgen einander mit einem zeitlichen

Abstand von Sekunden bis wenigen Minuten (Multi-Frequenz SAR) Probleme: Erddrehung Äquator 465m/s, 75°N/S 120m/s => Abstand Sentinel-1 ROSE-L

Datentransfer zur Erde ROSE-L & andere Sentinels? => erste Diskussionen Januar 2019

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Technisches Konzept (in Diskussion!) (2)

Reflektor- oder Planarantenne?

(Sentinel-1, Bild: ESA/Thales Alenia)

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Technisches Konzept (in Diskussion!) (2)

Betriebsart: => Dual-pol. Polarimetrie

Schwadbreite 260km 130km/260km

Auflösung (az x ra)

5x10m 5x10m, 5x20m

Rauschniveau (NESZ) < -28dB < -28dB

Frequenz: L-Band (25 cm Wellenlänge) Einfallswinkelbereich 20°-47° Orbit-Wiederholrate: 6 Tage (2 Satelliten, 260km Schwad, Äquator) ScanSAR Option: noch offen RT InSAR: vorgesehen

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Datenprodukte / Thematische Karten, Beispiele

• Bodenabsenkungen

• Biomasse in Waldgebieten

• Klassifizierung von Nutzungsarten der Land- und Forstwirtschaft

• Bodenfeuchte

• Wasser-Äquivalent der Schneedecke

• Meereisklassen und –bewegung

• Eisbergpositionen und –drift

• Bewegungsmuster von Gletschern und Eisschilden

• Ozean: Ölverschmutzung, Seegang, Wind

=> ROSE-L allein / zusammen mit Sentinel-1

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Anwendungen für Behörden und Dienste

Bodenabsenkung durch Grundwasserentnahme Florenz, Bologna (Solari et al., 2018)

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Anwendungen für Behörden und Dienste

Flächennutzung (Hesbania National Site, Belgium; MetaSensing ESA BelSAR campaign 2018)

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Anwendungen für Behörden und Dienste

Eiskarten (Flugzeugdaten der ESA ICESAR Kampagne 2007)

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Anwendungen für Behörden und Dienste

Eiskarten (Flugzeugdaten der ESA ICESAR Kampagne 2007)

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Anwendungen für Behörden und Dienste

Eiskarten (Flugzeugdaten der ESA ICESAR Kampagne 2007)

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Anwendungen für die Wissenschaft Beispiel: Biomassenabschätzung

Daten von Remningstorp, Schweden 2015 Aus: Santoro et al., 2017 ESA Report Contract 4000115192/15/NL/AF/eg

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Anwendungen für die Wissenschaft Beispiel: Polarforschung

Benötigte Produkte laut “EC Polar Expert Group” (rot = verbesserte Information durch L-band SAR)

Eistypen

Eisrand

Eisdrift

Eisberge

Bewegung Aufsetzlinie

Bewegung

SWE

Flächenanteil

Ausdehnung

Ausdehnung

Schmelzzone

Massenbilanz

Massenbilanz

Eisdicke

Temperatur

Kalbungszonen

Ausdehnung

Meereis Gletscher Eisschilde Schnee

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Beteiligung deutscher Institutionen?

Hinweise und Beiträge zur Arbeit der ROSE-L MAG sind jederzeit willkommen!

• Beratungen zu den Anforderungen an eine ROSE-L Mission sind noch in einem

frühen Stadium (Beginn: Mai 2018)

• Beiträge, die eine potentielle Verbesserung von Copernicus Informations-

produkten durch Anwendung von L-Band SAR oder einer Kombination von

C- und L-Band SAR demonstrieren, bitte an: Wolfgang.Dierking@awi.de

• Bereiche: Vegetation (Land- und Forstwirtschaft), Klimawandel, Geologische

Prozesse, Wassermanagement, Polargebiete (Meereis, Eischilde, Gletscher), ...

• Methode: Kombination HH/HV, VV/VH, Polarimetrie, InSAR (RT)